Méthode de synthèse de la structure des convertisseurs multi-niveaux

In this paper a study of the multilevel converters' structures is presented. Multilevel cells with series connection of voltage sources are considered. The notion of power reversibility of the cell is introduced. It allows for the definition of reversible and non-reversible converter structures. The knowledge of the sign of the current which circulates in the cell permits the definition of the static characteristics of the switches involved in the connection between the different points of the voltage source and the current source. Two configurations of the cells are studied. For each one, the static characteristic of each switch is determined. For the first configuration, called “$N_{\rm c}$-switch cell", each point of the voltage source is connected to the current source by one switch only. The second one is constituted of a stacking-up of switching elementary cells. It is called “elementary cell association structure". In this case, several switches are involved in each connection. Thanks to these two configurations, different cells have been developed, and they allow for the definition of new structures of rectifiers.Une méthode d'étude des structures de convertisseurs réalisés à partir de cellules multi-niveaux à association de sources de tension en série est présentée. La notion de non réversibilité en puissance de la cellule de commutation est introduite. Elle permet la définition des structures de conversion réversibles ou non réversibles. À partir du sens de circulation du courant dans les cellules, il est possible de définir la caractéristique statique des interrupteurs réalisant les connexions entre un des différents points de la source de tension et la source de courant. Deux trames d'interrupteurs sont considérées. Pour la première, nommée “cellule à $N_{\rm c}$ interrupteurs", les connexions sont réalisées par un seul interrupteur à la fois. Pour la seconde, constituée d'un empilage de cellules élémentaires de commutation, et nommée “cellule à association de cellules élémentaires", les connexions nécessitent la mise en série de plusieurs interrupteurs. À partir de ces deux trames d'interrupteurs, plusieurs cellules conduisant à de nouvelles structures de redresseurs non réversibles ont pu être définies